1. Пробоотбор
1.1. Виды проб
Отбор проб при анализе материала, представленного в больших количествах (вода, почвы, руда, концентрат, уголь, шлак и др.), начинают с составления генеральной (первичной, начальной, общей, суммарной, объединенной, исходной) пробы.
Генеральную пробу, характеризующую данную партию материала, получают объединением необходимого числа точечных (разовых, частных, единичных) проб (см. схему).
Точечная проба – это часть объекта, которую отбирают за один прием (за одну операцию) из разных точек и из различных по глубине слоев в определенный момент времени. Она характеризует качество опробуемого материала в одном месте или на определенном уровне. Это наиболее трудоемкая и сложная часть процесса пробоотбора.
Поскольку масса отобранной генеральной пробы почти всегда бывает значительной (несколько сотен килограммов или 2-3% общего количества материала), ее подвергают разделке (операции дробления, перемешивания, сокращения) по определенным правилам.
При использовании одного или нескольких циклов разделки получают промежуточные (или частичные) средние пробы, которые разделывают так же как и генеральную пробу, в результате чего масса их последовательно уменьшается до тех пор, пока не будет получена готовая (средняя, сокращенная, товарная) проба.
Путем сокращения готовой пробы получают лабораторную (паспортную, сертификатную) пробу, предназначенную для проведения всех видов лабораторных испытаний и контрольную (арбитражную, архивную, дубликатную, резервную) пробу, которую хранят на случай проведения повторных, арбитражных или других контрольных испытаний.
Лабораторная (или паспортная) проба – это конечная промежуточная проба или, другими словами, сокращенная генеральная проба, поступающая в лабораторию для анализа. Состав ее должен быть тождествен среднему составу
как всех промежуточных и генеральной проб, так и всей партии опробуемого материала. В зависимости от назначения масса лабораторной пробы различна. В среднем она колеблется от 0,5 до 2 кг (по другим данным от 25-30 г до 1 кг).
Готовую пробу помещают в два чистых и сухих герметично закрывающихся сосуда (обычно металлические, стеклянные или пластмассовые банки), один из которых направляют в лабораторию для анализа, а второй хранят в течение 1,5-6 месяцев на случай проверки (контрольная или арбитражная проба). Пробы хранят по видам материала в спецшкафах, устанавливаемых в отапливаемых помещениях, в условиях, исключающих воздействие света, влаги, кислорода и диоксида углерода, которые могут вызвать в пробах изменения.
При хранении растворов может происходить сорбция компонентов пробы стенками сосуда из-за протекающих в растворе процессов гидролиза или образования нерастворимых соединений (осаждение осадков). Для предотвращения порчи проб используют подкисление раствора или добавление комплексантов, если они не мешают последующему ходу анализа. Существуют и другие способы консервации проб. Биологические материалы (кровь, ткани, моча) и скоропортящиеся продукты, если их анализируют не сразу, хранят в холодильнике. Если в пробе при хранении происходят изменения, то устанавливают срок годности пробы, анализируя ее периодически в течение определенного времени и наблюдая за изменением состава. Пробы газов не хранят.
Каждый сосуд с пробой маркируют, т. е. снабжают этикеткой (бланком), где указывают наименование продукта, его сорт или марку, наименования предприятия-изготовителя, с которого отпущен продукт, номер партии с указанием места взятия пробы, дату отбора пробы, фамилию и подпись пробоотборщика (лица, отобравшего пробу). Сосуды с пробами пломбируют.
Из присланной в аналитическую лабораторию лабораторной пробы готовят аналитическую пробу в количестве, достаточном для выполнения определений всех контролируемых компонентов (согласно заказа). Для этого лабораторную пробу после внешнего осмотра и регистрации в журнале (порядковый номер, дата поступления, номер и дата сопроводительного документа, состояние укупорки пробы, фактическая масса пробы и пр.) подсушивают на противне в сушильном шкафу при 50±5°С в течение 3 ч, после чего подвергают дальнейшей обработке. Одна из целей обработки заключается в получении материала такой степени гомогенности, чтобы любая небольшая порция, взятая для анализа, была идентична по составу любым другим порциям. Для этого лабораторную пробу измельчают до требуемого анализом размера частиц, перемешивают и сокращают до тех пор, пока не достигнут минимально необходимой при данном измельчении массы, которая определяется по специальным таблицам или рассчитывается по приближенным формулам. Обычно масса аналитической пробы составляет 10-20 г. Этого количества бывает достаточно не только для выполнения определения, но и на случай повторного и арбитражного анализа. Измельчение проводят в стальной, фарфоровой, яшмовой или агатовой ступке с последующим просеиванием порошка через набор сит с постепенно уменьшающимися размерами отверстий.
Сита характеризуются размером сторон отверстий в миллиметрах или числом отверстий на 1 см2, а иногда в мешах (меши – число отверстий в сите на один линейный дюйм; 1 дюйм ≈ 25,4 мм). Остаток на сите подвергают дополнительному истиранию и вторичному просеиванию через сито.
Измельчение считается законченным, когда полученный порошок втирается в поры пальцев как пудра, не давая ощущения, что в нем содержатся крупные частицы. Степень измельчения пробы имеет большое значение для полноты ее вскрытия: чем мельче проба, тем быстрее и полнее ее можно перевести в раствор обработкой кислотами или сплавлением. В свою очередь, полное разложение пробы является необходимым условием получения воспроизводимых результатов анализа.
Однако измельчать пробу до более тонкого состояния (пыль!), чем необходимо для применяемого метода анализа, нежелательно, так как это может привести к изменению состава пробы. Объясняется это тем, что при более тонком, а следовательно, и более длительном измельчении, существует большой риск загрязнения пробы материалом ступки. При истирании могут происходить и другие процессы, например процессы окисления Fе(II), Мn(II) и других элементов, адсорбция, а также потеря или приобретение влаги. Обычно конечная крупность частиц аналитической пробы составляет 0,05-0,08 мм.
После измельчения лабораторной пробы ее сокращают методом квадратования. Для этого пробу высыпают на лист плотной бумаги и после тщательного перемешивания расплющивают кучку вещества на бумаге. Вещество делят взаимно перпендикулярными линиями на 15-20 равных квадратов со стороной 50 мм, после чего из середины квадратов отбирают плоским шпателем в шахматном порядке порции по всей глубине слоя (рис. 1).
Отобранные порции объединяют, перемешивают и вновь сокращают тем же методом, пока не достигнут необходимой массы пробы. Полученную в результате операций измельчения и сокращения аналитическую пробу помещают в герметичную упаковку, например стеклянную баночку с притертой пробкой или бюкс и передают в лабораторию. Перед взятием навески аналитическую пробу хорошо перемешивают встряхиванием сосуда, в котором она находится, а сам отбор навески производят маленьким шпателем из 2-3 мест пробы на разной глубине, в том числе и со дна сосуда.
Влажные материалы нельзя измельчать, поскольку они размазываются в ступках или забивают поры сит; такие материалы следует предварительно просушить, а затем уже измельчить. Разделка проб жидкостей состоит только в хорошем перемешивании лабораторной пробы взбалтыванием и отборе необходимого количества пробы для анализа. Кроме этих общих приемов отбора и разделки проб для отдельных материалов описаны особые приемы и правила.
Отбором проб, как правило, занимаются специально выделенные лица. При проведении пробоотбора составляют рабочий план, куда заносят сведения о массе генеральной пробы, виде (способе) отбора и количестве точечных (разовых) проб, описание методики пробоподготовки, а также максимальный размер частиц в конечной пробе, указывают число проб, упаковку проб для анализа, данные о содержании влаги и другие необходимые подробности. Рабочий план пробоотбора составляют с учетом метода, которым будет проводиться анализ для получения необходимой точности. Результат анализа может зависеть от выбранного метода анализа и всегда зависит от выбранного плана пробоотбора. Пробоотбор всегда делается для определенной цели, и эта цель определяет методику пробоотбора (назначение пробоотбора заключается в отборе для заданной цели части объекта, являющейся пригодной для анализа и представительной; процедура пробоотбора есть последовательность операций, выполняемых с объектом и гарантирующих, что проба будет обладать заданным качеством).
Для каждой пробы составляется протокол (акт) пробоотбора, который выполняется по соответствующим НД. В протокол пробоотбора входит и протокол взвешивания. Протокол пробоотбора представляет собой отчет. В нем
указывают все те данные, которые отражены в сопроводительном для пробы документе, а также влажность в %% и в кг и сухую нетто-массу, а также вносят
записи о повреждениях упаковки во время перевозки, указывают, надо ли высушивать пробу и при какой температуре, отмечают изменение массы при обжиге пробы, после отсортировки чужеродных веществ, обезжиривании и т. п.